Idee und Inhalt meines Buches

"Jede entsprechend weit fortgeschrittene Technologie ist von Magie nicht zu unterscheiden" (Zitat von Arthur C. Clarke)


Diese Idee hat mich nicht mehr losgelassen bis ich schließlich damit begonnen habe ein Buch darüber zu schreiben. Es geht um virtuelle Welten, die so perfekt simuliert sind, dass sie von der realen Welt nicht mehr zu unterscheiden sind. Da in der virtuellen Welt alles möglich ist, gibt es in meinem Buch sowohl Zukunftstechnologie, wie sie in Science Fiction Romanen zu finden ist, als auch typische Fantasy Elemente wie Magie, Fabelwesen und Fantasiewelten.

In meinem Blog werde ich nicht nur über den Fortschritt meines Buches berichten, sondern auch allgemein zu SciFi und Fantasy Themen.

Gerne lasse ich mich hierbei von euch inspirieren.

Wer mag, kann mich gerne direkt kontaktieren: roy.ofinnigan@t-online.de

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Mittwoch, 29. Mai 2019

Kobolde und Elves – schneller als das Licht



Sprites from Space
Image Credit: NASA, Expedition 44


Es ist noch gar nicht so lange her, da glaubte man Blitze und Donner wären die Folgen eines Kampfes zwischen Titanen am Himmel.

Heute wissen wir sehr viel besser über Gewitter Bescheid. Wir haben herausgefunden, dass es sich bei den Blitzen um elektrische Entladungen und beim Donner um schlagartig verdrängte Luft handelt. Wir wissen wie und warum sich die Wolken elektrisch aufladen, was den Blitz nach unten treibt und wie wir uns davor schützen können.
Zumindest was das Geschehen in und unterhalb einer Gewitterzelle betrifft, wissen wir bestens Bescheid. Doch was darüber passiert ist noch ziemliches Neuland.

Da toben sich Kobolde und Elves herum und kaum einer weiß davon. Ach, und irgendwas mit Überlichtgeschwindigkeit soll da auch noch ablaufen. Sagte nicht Einstein das geht nicht? Ja schon. Trotzdem fliegen wir Science Fiction Autoren quasi täglich mit Warpgeschwindigkeit durch’s Weltall. Na gut, meistens nicht wir persönlich aber unsere Protagonisten. Die auf jeden Fall. Ha! Und die Elves tuns eben auch. Also lieber Einstein ...
Doch halt der Reihe nach. Erst ’mal sollte ich erklären, was Kobolde und Elves sind.

Also, es handelt sich um Lichterscheinungen, die gelegentlich über einer Gewitterzelle auftauchen. Gerüchte gibt’s darüber schon seit über 100 Jahren. Aber fotografisch festgehalten wurden sie zum Ersten mal 1989 von Space Shuttle Astronauten. Bis dahin wurden sie immer wieder von Piloten beobachtet, aber die haben sich selten getraut, darüber zu berichten. Sie fürchteten sich lächerlich zu machen. Es ging ihnen ähnlich wie Seemänner, die auch wenig ernst genommen wurden, wenn sie über Kaventsmänner erzählten. Wellen hoch wie Hochhäuser hielt man lange für Seemannsgarn. Okay, ich schweife schon wieder ab. Zurück zu den Kobolden. Hier ist einer:



Hier noch ein kleines Video dazu.

Okay, okay so ein schwarz-weiß Bild macht nicht viel her. Hier ist das erste Farbfoto. Es wurde 1984 von einem Team von der University of Alaska at Fairbanks während eines Gewitters im mittleren Westen der USA aufgenommen. Kobolde sind meistens rot. Dieser hier erstreckt sich übrigens 95 Kilometer nach oben!

BigRed-Sprite
Eastview [Public domain], via Wikimedia Commons


Man vermutet, dass die Kobolde (englisch "Sprite") von elektromagnetischen Feldern über dem Gewitter verursacht werden, die von außergewöhnlich starken Blitzen aufgebaut werden. Nebenbei bemerkt hämmern Kobolde auch Donnerschläge im Infraschallbereich in die Atmosphäre, die sogar mehrere Sekunden dauern können. Sie betätigen sich gewissermaßen als Poltergeister.

Oh! Ich hoffe ich habe jetzt nicht jemanden seinen Glauben an solche Geister beschädigt. Ich wollte das nur erwähnen, falls jemand eine rationale Erklärung für das Rumpeln in seinem Keller braucht ;-)

Okay, zurück zum Thema. Es gibt noch ein weiteres Phänomen in den oberen Atmosphärenschichten, das erst 1995 von japanischen Wissenschaftlern entdeckt wurde. Hier handelt es sich um einen roten Ring, der sich paradoxerweise schneller als Licht ausbreitet. Diese Ringe – Elves genannt – können zusammen mit Kobolden oder unabhängig von ihnen auftreten. Ihre Lebensdauer ist mit weniger als 1 Millisekunde extrem kurz. Dafür sind sie riesig. Unter 100 Kilometer fängt so ein Elves erst gar nicht an.

Vieles von diesen Phänomenen ist noch unbekannt und rätselhaft. Gemeinsam ist ihnen, dass sie immer in Zusammenhang mit einem Blitz auftreten. Zurzeit geht man davon aus, dass Kobolde von Blitzen verursacht werden, die eine große Ladungsmenge verschieben und Elves von solchen, die starke Ströme bewegen. Eventuell sind da auch noch hochenergetische kosmische Strahlen mit von der Partie.

Elves ist übrigens ein Kunstwort. Es leitet sich von "Emission of Light and Very Low Frequency perturbations due to Electromagnetic Pulse Sources" ab.

Genug geschwafelt. Ihr seid ja brennend daran interessiert, wie sich so ein Elves mit Warpgeschwindigkeit fortbewegt und wie wir das umsetzen können. Nun, ich fürchte, bei Letzterem muss ich euch enttäuschen. Da wird weder Masse noch Energie bewegt.

Dass sich der Ring tatsächlich mit Überlichtgeschwindigkeit ausbreitet, haben Messungen bestätigt. Der Grund ist aus einfachen geometrischen Überlegungen zu verstehen. Wenn sich das elektromagnetische Feld nach oben mit Lichtgeschwindigkeit ausbreitet, nimmt der Querschnitt mit Überlichtgeschwindigkeit zu. Das ist ähnlich wie bei einem Ballon, der die Wasseroberfläche durchstößt. Da breiten sich die Wellen seitlich auch deutlich schneller aus, als der Ballon sich nach oben bewegt.
...
Okay, ich sehe schon, so richtig kapiert habt ihr das noch nicht. Ein Bild muss her. Das sagt bekanntlich mehr als tausend Worte.


Erst mal eine Übersicht worüber wir reden:


Upperatmoslight1
Abestrobi [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)]




Bei den Elves handelt es sich um den roten Ring. Dieser rast mit Überlichtgeschwindigkeit durch die "Mesosphere" (bei uns heißt das Ionosphäre) Firmament. Wie gesagt: Spätestens nach einer Millisekunde ist der Spuk vorbei.

Betrachten wir das Ganze mal von oben. D.h., wir schauen von einem Spaceshuttle herab und genau unter uns entlädt sich ein gewaltiger Blitz nach unten in Richtung Erdoberfläche. Dann breitet sich über dem Blitz ein kugelförmiges elektromagnetisches Feld aus, das auf uns mit Lichtgeschwindigkeit zurast. Keine Angst, es ist nicht stark genug, um unser Space Shuttle zu beschädigen.

Sagen wir mal, zuerst hat das Feld einen Radius von 80 Kilometer (blauer Ring) und 0,2 Millisekunden später 140 Kilometer (oranger Ring). Wenn es für die 60 Kilometer 0,2 Millisekunden braucht dann bewegt es sich – na, wer weiß es?
Hey, lasst euch durch mich nicht ins Bockshorn jagen. Ihr kennt die Antwort schon. Sagte ich nicht, dass es sich mit Lichtgeschwindigkeit also 300.000 Kilometer pro Sekunde bewegt? ;-)

© Roy O'Finnigan



Und jetzt betrachten wir das Ganze mal von der Seite. Ja, ich weiß, dass das genauso wie von oben aussieht. Ist halt so bei Kugeln, die sehen von allen Seiten gleich aus. Halt, einen kleinen Unterschied gibt es doch: die dicke grüne Linie. Das ist der Elves von der Seite. Übrigens, man sieht ihn, weil er Stickstoffatome in der Ionosphäre zum Leuchten bringt. (In meinem Bild habe ich angenommen, dass der Elves an dieser Stelle gerade entsteht).


© Roy O'Finnigan


Jedenfalls ist aus der Grafik deutlich zu erkennen, dass der Elves in den 0,2 Millisekunden um die Strecke "b" angewachsen ist. Und die ist eindeutig länger als die 60Km ("a").
Ich hab das Mal für euch ausgerechnet: Die Strecke b = 230 Kilometer. Das entspricht einer Geschwindigkeit von 1.148.900 Kilometer pro Sekunde oder Warp 3,8!!!

(Wer das nachrechnen will, schaut sich mal die Formeln für Sekanten an)

Und Einstein hat doch recht

Obwohl es so aussieht, als ob sich der Elves mit Überlichtgeschwindigkeit ausbreitet, wird Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie nicht verletzt. Es wird weder Masse noch Energie transportiert. Lediglich die Stickstoffatome in der Ionosphäre werden nacheinander so schnell angeschaltet, dass es so aussieht als würde sich der Elves-Ring mit Warpgeschwindigkeit ausbreiten.


Trotzdem! Ich denke selbst Zeus wäre davon beeindruckt!

Hier noch ein paar coole Bilder dazu:
© NASA
© NASA
Bilder oben: Sprites over thunderstorms in Kansas on August 10, 2000, observed in the mesosphere, with an altitude of 50-90 kilometers as a response to powerful lightning discharges from tropospheric thunderstorms. The true color of sprites is pink-red. Credit: Walter Lyons, FMA Research, Fort Collins, Colorado

© NASA
Oberes Bild: This dramatic, garishly colored image was captured with a low-light level camera on June 7, 2001. It shows what appears to be a "burning tree", or red sprite, above the National Cheng Kung University campus in Tainan City, Taiwan. Credit: ISUAL Project, NCKU/NSPO, Taiwan





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Donnerstag, 14. Februar 2019

Quo vadis Evolution?

© designenlassen.de



Wohin geht die Evolution?


Ihr meint vielleicht die Evolution geht einfach so weiter und wir müssen uns keine Sorgen darüber machen?
Da bin ich anderer Meinung!
Ich bin überzeugt davon, dass wir gerade die Verschmelzung der digitalen mit der biologischen Evolution erleben. Na gut, zumindest die Anfänge. Das mag auf den ersten Blick womöglich etwas weit hergeholt klingen. Ist aber auch nicht! Immerhin schreitet die Digitalisierung der Welt dermaßen rasant voran, dass ich nicht glaube, dass sie vor der Erbsäure haltmachen wird.

Ich mache mir schon seit längerem Gedanken darüber und habe das auch zum Grundthema meines Buches "Evolution 5.0" gemacht.
Wie wir alle wissen läuft die Entwicklung des Lebens in 3 Schritten ab:

1. Es gibt eine Veränderung. Das ist die Mutation
2. die Veränderung wird auf ihre Tauglichkeit überprüft. Das ist die Selektion.
3. Wenn sie einen Vorteil bietet, breitet sie sich aus. Das ist die Proliferation.

Genauso erzähle ich meine Geschichte. Den 1. Band hatte ich im Juli 2018 veröffentlicht. Der 2. ist in Arbeit und der 3. kommt hoffentlich nächstes Jahr.

Ich habe mich für die Versionsnummer 5.0 entschieden, um anzudeuten, dass die Evolution ein neues Kapitel aufgeschlagen hat. So ähnlich wie man die 4. industrielle Revolution "Industrie 4.0" genannt hat. Auch hier erleben gerade eine dramatische Veränderung, die aber kaum einer merkt, weil das Entscheidende im Hintergrund abläuft. Ich bin selbst im Bereich IoT tätig und ihr glaubt gar nicht was wir im Moment gerade alles digitalisieren.

Es wird ja immer darüber geredet bzw. spekuliert, dass eines nicht mehr allzu fernen Tages die Computer die Macht übernehmen. Die Optimisten glauben an die Alternative, dass sie es nicht tun und stattdessen den Menschen dienen und so das Paradies auf Erden für alle schaffen.

Ich sehe eher eine dritte Möglichkeit Mensch und Maschine verschmelzen.

© Mr1805 | Dreamstime.com


Wie könnte das passieren?
Nun, bevor wir das Wie betrachten, muss ich ein bisschen ausholen.

Unsere Digitalwelt basiert auf dem Dualsystem. D. h. ein Bit – das ist die kleinste Informationseinheit – besteht aus zwei Zuständen. In der Regel werden sie mit 0 und 1 bezeichnet.

Auch die Erbmaschinerie ist digitalisiert (Da staunt ihr, was?). Deren kleinste Informationseinheit wird Codon genannt.

Letzteres besteht aus drei aufeinander folgende Nukleotide im DNA Strang (sogenannte Tripletts). Es gibt vier verschiedene Nukleotide. Jedes Triplett kann also 64 (= 4 * 4 * 4) verschiedene Aminosäuren kodieren. Aus diesen Aminosäuren werden Proteine gebildet und die wiederum sind für alle biologischen Funktionen von Bedeutung.

Gut, ich gebe zu das ist jetzt etwas stark vereinfacht, aber ich will euch nicht mit unnötigen Details langweilen. Wer es genau wissen will, kann das natürlich jederzeit bei Wikipedia oder sonst wo im Internet recherchieren. Oder am besten gleich ein Biologiestudium anfangen :-)

Entscheidend sind diese Details für die weitere Betrachtung nicht. Dafür etwas Anderes:

Der Motor der Evolution ist die Selektion, die aus den ständig vorkommenden Mutationen die fittesten herausgefiltert. Dies hat letztendlich zum Homo Sapiens (das sind wir) geführt. Wir haben die Computer erfunden, die – wie oben erklärt – auf dem Dualsystem basieren. Unsere Erfindung kennt zwar nur zwei Zustände, während die Biologie vier verschiedene Nukleotide verwendet aber das spielt keine Rolle. Auch mit zwei Zuständen kann man jede beliebige Zahl darstellen. Man braucht halt etwas mehr Stellen, doch auch das ist nur ein Detail am Rande.
Ob eine Zahl aus 400 oder 40.000 Ziffern besteht, macht für uns keinen Unterschied. So große Zahlen können wir geistig sowieso nicht erfassen. Der Computer braucht für größere Zahlen mehr Speicher und die DNA wird länger.

Letztendlich ist ein Computerprogramm ist nichts weiter als eine große Zahl. Papyrus Autor, das ist das Textprogramm, mit dem ich diesen Post schreibe, beginnt zum Beispiel mit den Binärziffern 0100 1101 0101 1010 1001 und ist 156.295.168 Stellen lang. Die Computerexperten unter euch wissen, dass das 19,079 Megabytes sind.
Ihr seht mir hoffentlich nach, dass ich nicht alle Stellen hier aufschreibe. Zum Einen wäre das todlangweilig und zum Anderen bekäme ich dann auch noch Probleme mit Ulli Ramps und Oliver Niebler, wenn ich deren Programm einfach so verteilen würde. Naja, mit der Demoversion würden sie mir das vielleicht noch nachsehen ;-)
Aber ich schweife ab.

Was die Zahlen bedeuten, stellt sich erst heraus, wenn man sie in einer entsprechenden Umgebung in die Freie Wildbahn entlässt. Im Falle des Binärcodes brauchen wir dafür einen Computer. Im Falle der DNA eine Zelle.

Das menschliche X-Chromosom zum Beispiel beginnt mit der Nukleotidbasenfolge  CTAACCCTAA ... GAAAG (das erste G kommt in diesem Gen erst an 41. Stelle) und ist 156,040,895 Zeichen lang (Quelle: Wikipedia & Wolfram Alpha). Zwar sind nicht alle Teile eines Gens proteinkodierend aber auch dieses Detail können wir für die Betrachtung vernachlässigen.
Wenn es euch für das Verständnis hilft, könnt ihr die Buchstaben C, T, A und G durch die Zahlen 0 bis 3 ersetzen. Dann beginnt das X-Chromosom mit den Ziffern 0122000122 ... 32223.
Mathematisch sprechen wir hier von einem "Quaternär System". Aber das braucht ihr euch nicht zu merken, wenn euch der Ausdruck stresst. Wichtig ist zu erkennen, dass das X-Chromosom letztendlich auch nichts anderes ist als eine Zahl. In welchem Zahlensystem sie dargestellt wird ist eigentlich nur eine Randnotiz wert.

Nur als Anmerkung zu der Randnotiz: jeder von uns benutzt täglich mehrere Zahlensysteme ohne es zu merken. Das Dezimalsystem kennt jeder von euch. Das ist unser Zahlensystem mit dem wir bereits im Kindergarten, spätestens in der Schule Rechnen lernten.

Wer mit Computern zu tun hat, kennt ganz sicher das Dual- und Hexadezimalsystem.

Im täglichen Gebrauch benutzen wir noch ein weiteres Zahlensystem. Den wenigsten ist bewusst, dass wir die Zeit im Sexagesimalsystem messen. Das Zahlensystem mit der Basis 60 wurde von den Babyloniern bereits vor 4000 Jahren eingeführt und hat sich bis heute gehalten.

Die Maja benutzten übrigens ein Zahlensystem mit der Basis 20.

Ihr seht also, unser Dezimalsystem ist gar nicht so selbstverständlich und zwingend wie viele meinen.

Okay, ich schweife schon wieder ab. Zurück zur Evolution.

Was passiert, wenn wir ein Programm ausführen? 

Nun, bei einem Computerprogramm hoffen wir in der Regel, dass sich ein Fenster öffnet und bei einer DNA wächst etwas heran. Soweit so gut.
Aber, was geschieht, wenn wir etwas in den Zahlen verändern? Sie quasi mutieren?
Das wissen wir erst einmal nicht. Wir müssen schauen, welche Folgen das hat. Im Falle eines Programms wird es wahrscheinlich nicht mehr richtig funktionieren. Wir können uns darüber ärgern, es löschen oder weitere Veränderungen vornehmen, in der Hoffnung, dass irgendwann etwas Besseres dabei herauskommt. Zum Beispiel ein Textverarbeitungsprogramm, das automatisch auf Nobelpreisniveau Krimis schreibt. Äh, oder lieber doch nicht, weil das uns Autoren ja arbeitslos macht. Also, dann lieber eine App, die zuverlässig das Wetter auf 20 Tage vorherberechnet.

Und wie ist es mit der DNA?

Nun, wenn die Mutation dem daraus entstehenden Lebewesen einen Nachteil verschafft wird sie ausselektiert. In der Regel bevor sie sich weiter verbreiten kann. Bietet sie einen Vorteil, bekommt sie eine größere Chance sich zu etablieren.
So funktioniert die Selektion.

Bis vor Kurzem wurden Computerprogramme ausschließlich von Menschen erdacht. Mit Tieflernenden Algorithmen wie "Alphazero" von Google hat sich das geändert. Sie optimieren sich selbst. Wer wissen will wie das genau das funktioniert, kann sich zum Beispiel hier schlau machen

Die Selbstoptimierung der neuesten KI Algorithmen geschieht ähnlich wie in der Natur. Bei beiden ändern sich bei jeder Iteration ein paar Bits.
Der Mensch schafft den Algorithmen eine Umwelt, die sie auf ihre Fitness überprüft. D. h. er stellt einen geeigneten Rechner zur Verfügung, auf dem ein Programm läuft, das die Leistung der KI bewertet. Im Gegensatz zur Natur gibt es für tieflernende Algorithmen eine Methode sie gezielt zu verbessern (wenn bei der Zellteilung die DNA verdoppelt wird, schleichen sich unvermeidlich Kopierfehler ein, die aber zufällig verteilt sind). Ihr Lernen (oder verbessern) basiert also nicht auf Versuch und Irrtum. Auf diese Weise hat Googles Alphazero in kürzester Zeit Go spielen gelernt und die besten Programme für Schach und Shogi (eine japanische Version des Schachs) hinter sich gelassen. Menschen können da schon längst nicht mehr mithalten.

Der Unterschied zur DNA ist, dass bei einem tieflernenden Algorithmus die Veränderung - also die Mutation – zielgerichtet erfolgt. Deshalb läuft die Optimierung sehr viel schneller. Auch die Überprüfung ob die Mutation erfolgreich war erfolgt in Millisekunden.

Fassen wir also noch einmal zusammen:

Die biologische Evolution hat zuerst den Menschen und dieser den Computer hervorgebracht.
Die digitale und biologische Evolution sind sich vom Prinzip her ähnlich und laufen nach den gleichen Mechanismen ab.
Die digitale Evolution entwickelt sich deutlich schneller.
Die biologische Evolution hat den Vorteil, dass ihr Programm (die DNA) in jeder Zelle, praktisch also überall ausgeführt werden kann.

Es liegt also nahe die Vorteile von beiden zu kombinieren. In meiner Trilogie "Evolution 5.0" habe ich eine sehr konkrete Vorstellung, wie das ablaufen wird.

Ob das genauso in der wirklichen Welt geschieht weiß ich nicht. Aber ich bin mir sicher, dass es so kommen wird. Möglicherweise haben wir den Punkt das noch aufhalten zu können bereits verpasst. Dazu hat das System bereits zu viel Momentum und zu viele Personen mit Macht und Geld profitieren davon.

Photo 135633595 © ProductionPerig - Dreamstime.com




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